Βιοχημεία Τροφίμων Ι Ενότητα 11 η Φρούτα και Λαχανικά ΙΙ Όνομα καθηγητή: Έφη Τσακαλίδου Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων & Διατροφής του Ανθρώπου
Στόχοι ενότητας Κατανόηση της δομής, της βιοσύνθεσης και της αποικοδόμησης της χλωροφύλλης Κατανόηση της δομής, της βιοσύνθεσης και της αποικοδόμησης των καροτενοειδών
Λέξεις - κλειδιά Λέξεις κλειδιά: Χλωροφύλλη, Καροτενοειδή, Δομή, Βιοσύνθεση, Αποικοδόμηση Key words: Chlorophyll, Carotenoids, Structure, Biosynthesis, Degradation
Αλλαγές χρωμάτων
Χλωροφύλλη (α) ωρίμανση φυτικών ιστών χλωροπλάστες STOP βιοσύνθεση χλωροφύλλης. υπάρχουσα χλωροφύλλη αποικοδόμηση χλωροφύλλης, επικράτηση καροτενοειδών. χρωμοπλάστες βιοσύνθεση καροτενοειδών.
Χλωροφύλλη (β)
Χλωροφύλλη (γ) Συντμήσεις: A = -CH 2 COOH, E = -CH 2 CH 3, M = -CH 3, P = -CH 2 CH 2 COOH, V= -CH=CH 2.
Βιοσύνθεση χλωροφύλλης (α)
Βιοσύνθεση χλωροφύλλης (β)
Βιοσύνθεση χλωροφύλλης (γ)
Αποικοδόμηση χλωροφύλλης (α) αποικοδομείται σε άχρωμα προϊόντα. αποκαλύπτεται / κυριαρχεί το χρώμα των καροτενοειδών. συσχετίζεται με μετασυλλεκτικές δομικές αλλαγές φυτικών ιστών: απελευθέρωση οργανικών οξέων. απελευθέρωση υδρολυτικών ενζύμων. σε γηρασμένους φυτικούς ιστούς ολοκληρώνεται σε μικρό χρονικό διάστημα. δεν έχουν ταυτοποιηθεί in vivo όλα τα ενδιάμεσα / τελικά προϊόντα.
Αποικοδόμηση χλωροφύλλης (β) Χλωροφυλλάση = γλυκοπρωτεΐνη - στις θυλακοειδείς μεμβράνες των χλωροπλαστών. - δρα ως εστεράση. - αποσπά την φυτόλη από την χλωροφύλλη. - βέλτιστη θερμοκρασία 60-82 ο C. - στους 100 ο C απενεργοποιείται.
Αποικοδόμηση χλωροφύλλης (γ) φαιοφορβίδιο φαιοφυτίνη θέρμανση θέρμανση - OOC-CH 3 - OOC-CH 3 πυροφαιοφορβίδιο πυροφαιοφυτίνη
Καροτενοειδή (α) οι πιο διαδεδομένες χρωστικές στη φύση. παραγωγή 100 εκατομμυρίων τόνων βιομάζας το χρόνο. οι μεγαλύτερες ποσότητες από τα άλγη των ωκεανών. στα ανώτερα φυτά συχνά καλύπτονται από την κυρίαρχη χλωροφύλλη. όταν αρχίζει η αποικοδόμηση της χλωροφύλλης αποκαλύπτεται το χρώμα των καροτενοειδών.
Καροτενοειδή (β) βιολογικός ρόλος: συμμετοχή στην φωτοσύνθεση. συμπληρωματική δέσμευση φωτός. προστασία των φυτικών ιστών από το φως. πρόδρομες ενώσεις της βιταμίνης Α. προϋπόθεση η ύπαρξη ρετινοειδούς δομής. β-καροτένιο > α-καροτένιο > β-κρυπτοξανθίνη.
Καροτενοειδή (γ) C 40 ισοπρενοειδείς ενώσεις. βασικός σκελετός: μονάδες ισοπρενίου ενωμένες είτε κεφάλι-ουρά είτε ουρά-ουρά. συμμετρικό μόριο με διπλούς δεσμούς εν συζυγία. καροτένια = υδρογονάνθρακες. ξανθοφύλλες = οξυγονωμένα παράγωγα καροτενίων: υδρόξυ-, επόξυ-, αλδέϋδο- και κέτο-ομάδες, εστέρες
Καροτενοειδή (δ)
Καροτενοειδή (ε) β-καροτένιο: το πιο συνηθισμένο, χρησιμοποιείται ως χρωστική στα τρόφιμα. α- και β-καροτένιο καρότα. λυκοπένιο ντομάτες. καψανθίνη κόκκινο πιπέρι. λουτεϊνη καλαμπόκι. ζεαξανθίνη καλαμπόκι. ασταξανθίνη σολωμός. ασταξανθίνη γαρίδες.
Βιοσύνθεση καροτενοειδών (α) στους χλωροπλάστες κατά την ανάπτυξη πάνω στο μητρικό φυτό. συνεχίζεται και μετασυλλεκτικά κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης. η ωρίμανση συνοδεύεται: από δομικές αλλαγές στα μεμβρανικά συστήματα. οι χλωροπλάστες μεταπίπτουν σε χρωμοπλάστες. οι χρωμοπλάστες αναλαμβάνουν τη βιοσύνθεση νέων καροτενοειδών.
Βιοσύνθεση καροτενοειδών (β)
Βιοσύνθεση καροτενοειδών (γ)
Βιοσύνθεση καροτενοειδών (δ)
Αποικοδόμηση καροτενοειδών (α) μετασυλλεκτικές δομικές αλλαγές των ιστών: κατάργηση διαμερισματοποίησης κυττάρων. καροτενοειδή (πολυακόρεστες ενώσεις): αποπροστατεύονται. χημικές αντιδράσεις: ισομερίωσης, οξείδωσης, διάσπασης. αποτέλεσμα η απώλεια του χρώματος. προϊόντα των αντιδράσεων: πολλά, τα περισσότερα αταυτοποίητα.
Αποικοδόμηση καροτενοειδών (β) τα καροτενοειδή οξειδώνονται πολύ εύκολα: δρουν αντιοξειδωτικά / προστατευτικά. περιορισμός αθηροσκλήρυνσης, καρκίνου, καταρράκτη, διαδικασίας γήρανσης κυττάρων. τα καροτενοειδή σχετικά ανθεκτικά στη θερμανση. η θερμική αποστείρωση: επάγει την cis / trans ισομερίωση. μείωση ενεργότητας προβιταμίνης Α.
Αποικοδόμηση καροτενοειδών (γ) Μονο-εποξείδια Δι-εποξείδια Καρβονυλικές ενώσεις Αλκοόλες οξείδωση trans-β-καροτένιο Θερμική σύνθλιψη Πολύ υψηλές θερμοκρασίες cis-β-καροτένια, (13-cis, 9-cis, 15-cis) Πτητικές ενώσεις
Αποικοδόμηση καροτενοειδών (δ) λιποξυγενάση: ενζυμική οξείδωση καροτενοειδών. καταλύει αρχικά την οξείδωση μονο- και πολυακόρεστων λιπαρών οξέων προς υπεροξείδια. τα υπεροξείδια οξειδώνουν τα καροτενοειδή.
Βιβλιογραφία B.K. Simpson (2012) Food Biochemistry and Food Processing, Wiley-Blackwell (ISBN 081380874X). M.J. Berg, L.J. Tymoczko, L. Stryer (2011) Βιοχημεία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης (ISBN 978-960-524-190-2).